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含隨機(jī)風(fēng)電出力及電網(wǎng)安全的電網(wǎng)調(diào)度策略研究

文檔作者：羅亦梅張里吳琛郝瓏文檔來源： 1．成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 2．國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心 3．國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分4．國網(wǎng)保定供電公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月26日
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第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
Vol，39，No。1
Feb．，2016
含隨機(jī)風(fēng)電出力及電網(wǎng)安全的電網(wǎng)調(diào)度策略研究
羅亦梅 。張里 。吳琛 ，郝瓏
(1．成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川成都610059；
2．國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川成都610072；
3．國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司，重慶400039；4．國網(wǎng)保定供電公司，河北保定071000)
摘要：隨著風(fēng)電基地在中國北部和沿海地區(qū)大力建設(shè)，風(fēng)電在電網(wǎng)中的比例不斷提高，這對(duì)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)
行提出新的考驗(yàn)。特別是風(fēng)電的間歇性和波動(dòng)性使得經(jīng)濟(jì)調(diào)度具有更多不確定性。將風(fēng)速的概率模型和風(fēng)機(jī)出力
相結(jié)合，利用風(fēng)電場(chǎng)出力的概率分布函數(shù)將風(fēng)電場(chǎng)出力的隨機(jī)模型轉(zhuǎn)化為確定性模型，構(gòu)建以機(jī)組的發(fā)電成本最小
為目標(biāo)函數(shù)，同時(shí)計(jì)及電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全約束。在優(yōu)化算法上，利用量子行為粒子群算法對(duì)模型進(jìn)行求解，最后對(duì)調(diào)度模
型進(jìn)行敏感性分析。仿真結(jié)果表明，所提模型和方法是可行、有效的，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；經(jīng)濟(jì)調(diào)度；網(wǎng)絡(luò)安全約束；置信水平；量子行為粒子群算法
Abstract：W ind generation has attracted great attention with the increase of the capacity of large wind farms connected to power
grid，thus it brings new challenges to economic dispatch of traditional power system．Especially，more uncertainties in eco—
nomic dispatch arc produced by the random variation of wind power output．The wind velocity probability model is combined
with wind generator output，and the probability distribution function of wind power output is expressed by piecewise function．
According to the cumulative distribution function of wind power，the stochastic optimization problem is transformed to a deterministic
one．Minimizing the fuel cost of thermal generators is taken aS objective functions，at the same time，the network security
constraints are considered．Finally，the efect of different load，shape parameter and scale factor of the scheduling re—
sults are considered too．The efectiveness of the proposed method is verified by the results of calculation examples．
Key words：wind power；economic dispatch；network security constraint；confidence level；quantum behaved particle swarnl
optimization
中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003—6954(2016)01—0006—06
0 引 言
中國“十二五”規(guī)劃實(shí)施以來，作為一種綠色、
清潔的可再生能源，風(fēng)電在中國北部和沿海地區(qū)迅
速發(fā)展。大型風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行是目前中國利用風(fēng)
能的主要模式，也是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部
分?。大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)不僅緩解電力供應(yīng)緊張
的形式，同時(shí)也減少了能源利用過程中大量溫室氣
體的排放 。
風(fēng)電與傳統(tǒng)的火電機(jī)組和水電機(jī)組相比，具有
強(qiáng)烈的波動(dòng)性和隨機(jī)性，其并網(wǎng)運(yùn)行給電力系統(tǒng)調(diào)
度帶來新的問題和挑戰(zhàn) J。針對(duì)風(fēng)電功率不確定
基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50977059)；國家電網(wǎng)公司科技
項(xiàng)目——大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行支撐關(guān)鍵技術(shù)研究與
應(yīng)用
· 6 ·
性的經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題，目前國內(nèi)外的一些學(xué)者進(jìn)行了大
量的研究。文獻(xiàn)[6]通過應(yīng)用機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模擬風(fēng)電
功率的隨機(jī)波動(dòng)特陛，建立了考慮機(jī)組組合的含風(fēng)電
場(chǎng)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型；文獻(xiàn)[7]提出節(jié)能發(fā)電調(diào)
度發(fā)電計(jì)劃的編制算法，首先根據(jù)優(yōu)先順序法確定火
電機(jī)組開機(jī)方法，然后采用等微增率進(jìn)行功率分配；
文獻(xiàn)[8]提出在經(jīng)濟(jì)調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)中計(jì)及高估和低
估風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，較合理地刻畫了風(fēng)電功率的概率
分布特性，具有一定的工程實(shí)用性；文獻(xiàn)[9]為應(yīng)對(duì)風(fēng)
電功率預(yù)測(cè)誤差給系統(tǒng)調(diào)度帶來的影響，在ED模型
中同時(shí)考慮系統(tǒng)正、負(fù)旋轉(zhuǎn)備用容量約束；文獻(xiàn)[10]
應(yīng)用模糊集理論建立了含風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的模糊模
型；3c獻(xiàn)[11]構(gòu)建含風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的隨機(jī)優(yōu)化
模型，將燃煤機(jī)組的發(fā)電成本最小和污染氣體排放量
最小同時(shí)最為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
V01．39。No．I
Feb．，2016
上述發(fā)電調(diào)度模型中并未考慮隨機(jī)風(fēng)電出力，
以及輸電元件傳輸容量的約束。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模
型中考慮了網(wǎng)絡(luò)安全約束，并將風(fēng)速的概率模型和
風(fēng)機(jī)出力相結(jié)合，通過分段函數(shù)表達(dá)風(fēng)電場(chǎng)出力的
概率分布函數(shù)，利用風(fēng)電場(chǎng)出力的分布函數(shù)對(duì)模型
進(jìn)行確定性轉(zhuǎn)化，使得仿真結(jié)果更接近實(shí)際情況。
最后利用量子行為粒子群算法對(duì)模型進(jìn)行求解，同
時(shí)對(duì)調(diào)度模型進(jìn)行敏感性分析。
1 風(fēng)電出力的概率模型
通過長期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和擬合分析，普遍認(rèn)為
二參數(shù)的威布爾分布能夠較好描述風(fēng)速 的隨機(jī)分
布規(guī)律 。分布函數(shù)為
F ( )=1一exp[一( ) ]， ≥O (1)
式中：k為形狀參數(shù)；c為威布爾分布的尺度參數(shù)。根
據(jù)其分布函數(shù)可得威布爾分布的概率密度函數(shù)為
( )=÷(÷)k-lexp[一(÷) ] (2)
由于影響風(fēng)能輸人和功率輸出之間關(guān)系的因素
很多，所以無法在建模中一一分析。研究人員使用通
用、簡(jiǎn)化的模型 來描述風(fēng)速和輸出功率的關(guān)系。
W =
0， V~yore)
= l—exp[一( ) ]? p[_( ) ]
(5)
式中，P為概率。
P(W=W，)=P( ，≤V< 。 )
=exp[_( ) ]-exp 一( ) ]
(6)
為求取連續(xù)部分的概率分布，對(duì)式(4)積分為
(刪)=exp[一( ) ]一
exp{_[(1+h w
．
)yia／c] } (7)
此外，
P(W>w，)=0 (8)
綜合式(5)～式(8)，得到 的概率分布函數(shù)為
F ( )=P(W≤W)=
0． <0
1一exp{一[(1+h w
．
)vin／C1 }+
exp[一( ) ]，
1，
2 電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度
(9)
2．1 目標(biāo)函數(shù)
發(fā)電成本為
N
minFc= (口 +biP +ciP ) (10)
式中：Ⅳ為系統(tǒng)內(nèi)燃煤機(jī)組數(shù)； 為燃煤機(jī)組 的有
功出力； 為燃煤機(jī)組的總成本。
2．2 約束條件
1)功率平衡約束
Ⅳ
P +Q(P )=PD (11)
式中：P。為系統(tǒng)負(fù)荷需求；Q(P )為風(fēng)電場(chǎng)出力
P 的函數(shù)。由于P 為隨機(jī)變量，因此可將式(11)
以概率的形式描述為
Ⅳ
P，{ΣP +P ≥PD}≥叼 (12)
式中，'7為滿足負(fù)荷需求的置信水平。
2)機(jī)組出力約束
燃煤機(jī)組的出力約束為
Pil1i ≤P ≤P 一 (13)
風(fēng)電場(chǎng)的出力約束為
0≤P ≤P (14)
3)網(wǎng)絡(luò)安全約束
· ，7 ．
第39卷第1期
2016年2月
四川電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．39．No．1
Feb．．2016
- pL≤ d LB～[Pg-pD]≤尸L (15)
Bdiag d i1，?， ) (16)
式中：B為系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣； i為支路i的電抗；Nl
為系統(tǒng)支路條數(shù)；￡為系統(tǒng)支路節(jié)點(diǎn)的連接矩陣；
為支路功率約束向量。
2．3 模型的確定性轉(zhuǎn)化
求解機(jī)會(huì)約束規(guī)劃問題的一種常用的方法是將
其轉(zhuǎn)化為確定性優(yōu)化模型。式(12)可轉(zhuǎn)化為
P，{P

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